基于磷脂脂肪酸法分析A+OSA污泥减量工艺微生物群落结构

以传统缺氧-好氧(AO) 工艺为参照,采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术研究了缺氧-好氧-沉淀-厌氧(A+OSA)污泥减量工艺微生物生物量变化及群落结构分布特征。结果表明,参照工艺及减量工艺PLFAs组成以饱和脂肪酸、支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸为主,并含有少量环丙烷脂肪酸和羟基脂肪酸。减量工艺污泥减量主要是源于贮泥池中污泥衰减,好氧菌和革兰氏阴性菌(G-菌)为与污泥衰减相关的微生物类群。真菌含量变化表明,减量工艺有抑制真菌生长的作用。减量工艺由于贮泥池的插入造成其微生物群落结构与参照工艺有显著不同,减量工艺缺氧池与好氧池微生物群落结构相似度提高。     

施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响

在温室条件下进行了15周的盆栽实验,考察了施用城市污泥堆肥后,土壤中养分含量的变化规律,重点研究了施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响。实验发现,污泥堆肥能改善土壤养分,有机质和氮、磷含量得到显著提高。经PCR—DGGE分析,施肥1周后土壤中细菌和真菌的群落结构均发生了较大的变化。随着施肥时间的延长,细菌在富含有机质及氮、磷等养分的土壤环境下大量生长,多样性提高,其优势菌群属于γ变形菌、α变形菌和芽单胞菌;随着有机质的不断消耗,细菌的生长活性受到抑制,最终由于养分的缺乏,细菌种群多样性呈现小幅度的降低,优势菌群变为绿弯菌门、γ变形菌亚纲和厚壁菌门。对于真菌,其多样性指数在堆肥前3周逐渐提升,在第3～12周的监测中呈现相对稳定的变化趋势,优势菌群主要为座囊菌纲和散囊菌纲。     

施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响简

在温室条件下进行了15周的盆栽实验,考察了施用城市污泥堆肥后,土壤中养分含量的变化规律,重点研究了施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响。实验发现,污泥堆肥能改善土壤养分,有机质和氮、磷含量得到显著提高。经PCR-DGGE分析,施肥1周后土壤中细菌和真菌的群落结构均发生了较大的变化。随着施肥时间的延长,细菌在富含有机质及氮、磷等养分的土壤环境下大量生长,多样性提高,其优势菌群属于γ变形菌、α变形菌和芽单胞菌;随着有机质的不断消耗,细菌的生长活性受到抑制,最终由于养分的缺乏,细菌种群多样性呈现小幅度的降低,优势菌群变为绿弯菌门、γ变形菌亚纲和厚壁菌门。对于真菌,其多样性指数在堆肥前3周逐渐提升,在第3~12周的监测中呈现相对稳定的变化趋势,优势菌群主要为座囊菌纲和散囊菌纲。     

抗生素菌渣堆肥进程中微生物群落的变化

将青霉素菌渣、林可霉素菌渣与牛粪等原料分别进行好氧堆肥实验,以考察堆肥过程中不同菌渣对微生物群落的影响。在堆制的41d里,根据温度变化分阶段采集堆肥样品,采用稀释倒平板法测定细菌、放线菌和真菌的数量。结果表明,菌渣不同,其堆肥中的微生物群落变化趋势不同。青霉素菌渣堆肥中细菌数量变化趋势为高一低,真菌数量变化趋势为高一低．高,放线菌数量为逐渐增加;林可霉素菌渣堆肥过程中细菌数量变化趋势为低一高一低,放线菌和真菌数量变化趋势为高．低．高。依据真菌菌落形态观察,菌渣堆肥中的真菌种类比对照牛粪堆肥单一,表明两种菌渣对堆肥中的微生物多样性均产生了不利影响。林可霉素菌渣堆肥初始时的细菌数量比对照低1个数量级,放线菌数量在整个堆肥进程中都明显低于对照,堆肥结束时,随着菌渣含量的增加,放线菌数量逐渐下降,高温期真菌数量下降幅度随着菌渣含量增加而加大,表明林可霉素菌渣对细菌、放线菌和真菌均有不同程度的抑制。堆肥化后菌渣中林可霉素残留量的减少表明,在一定条件下堆肥处理可以将抗生素菌渣无害化和资源化。     

外源菌剂对餐厨垃圾和污泥联合堆肥酶活性及微生物的影响

以餐厨垃圾和污泥(质量比1∶1)混合物为底物,以不接种微生物为对照,以添加外源菌剂和腐熟堆肥为两个处理,研究外源菌剂对联合堆肥过程中酶活性和腐熟期微生物的影响。结果表明,外源菌剂可促进堆体升温并延长高温期,可显著提高纤维素酶、过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶的活性,4种酶的峰值分别为377.294 U/g、83.107 mL/(g·h)、0.763 mg/(g·d)和147.411 U/g。采用高通量测序技术分析发现,添加外源菌剂降低了腐熟期细菌、真菌的群落多样性,但提高了真菌群落丰富度。门水平上,各堆体细菌和真菌的优势群落种类差异较小,仅相对丰度变化较大;属水平上,添加外源菌剂使堆体中优势细菌占比更均匀,优势真菌主要为土壤伊萨酵母菌(Issatchenkia)、念珠菌(Candida)、未分类真菌(Unclassified Fungi)等。采用FAPROTAX工具对细菌功能分组,各堆体相对丰度较高的功能菌以化能异养、有氧化能异养、硝酸盐还原等为主,然而添加外源菌剂和腐熟堆肥使芳香族化合物的降解功能菌相对丰度分别提高了8.0倍、7.4倍。     

膜污染状态下的胞外聚合物、细菌数量及微生物群落结构研究

研究了膜污染状态下膜生物反应器(MBR)中混合液污泥和膜丝表面污泥的胞外聚合物(EPS)含量、细菌数量以及微生物种群结构的情况。结果表明:EPS主要由蛋白质组成,膜丝表面污泥中的EPS含量较高,高达68.3mg/g;MBR污泥中细菌的数量级基本达109个/g,其中膜丝表面污泥细菌数量较高;MBR混合液污泥和膜丝表面污泥微生物群落的Shannon-Weaver指数分别为2.639和2.303,两者微生物群落结构的相似性系数达到0.833,两者的优势菌均为黄色单胞菌,变形杆菌门和拟杆菌门是膜丝表面种类较多的菌群,可能与膜污染有密切的联系。深入分析膜污染形成原因和过程,对膜污染的防治具有重要的意义。     

膜生物反应器中不同阶段微生物群落结构演变的研究

为了研究膜生物反应器（membrane bioreactor, 简称MBR）中微生物群落结构的演变情况,对不同阶段运行状况下(包括培养驯化阶段、初期增长阶段、污泥流失阶段和恢复成熟阶段4个阶段)污泥中的微生物进行了考察。从MBR污泥中提取细菌总基因组DNA,进行聚合酶链式反应变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)图谱的直观分析,以及总细菌的Shannon多样性指数、各污泥样品的相似性分析和聚类分析。研究表明,反应器中的微生物群落比较丰富。不同的阶段状况下,微生物的群落结构变化比较明显,能够比较好地反映MBR的运行状况和系统处理效能的关系,并且发现微生物的群落结构能够随着反应器的运行状况的变化做出调整恢复。     

固定化耐低温混合菌对焦化土壤多环芳烃的降解研究

研究了固定化耐低温真菌-细菌混合菌在低温环境下,对焦化厂污染土壤中的菲(Phe)和苯并[b]荧蒽(BbF)降解的动态变化,利用高通量测序技术分析了降解过程中微生物群落多样性变化。结果表明:在低温条件下固定化混合菌对土壤中Phe、BbF的去除率远高于游离混合菌与固定化单菌,在60d的降解周期下,固定化混合菌对土壤中Phe和BbF的降解率分别可达59.61%和45.24%。处理前,土壤中细菌与真菌初始Shannon多样性指数分别为2.79和0.33,细菌远高于真菌,土壤中土著微生物以细菌为主,高丰度的细菌抑制了真菌的生长代谢。处理后,细菌的Shannon多样性指数下降至1.33,真菌的Shannon多样性指数增加至1.01,Phe和BbF的降解与细菌多样性呈负相关,且细菌多样性的降低减少了其对真菌的抑制作用。对比分析了处理前后土壤中微生物群落组成的变化,结果表明:投加固定化混合菌后,固定化混合菌中的假单胞菌(Pseudomonas sp.)SDR4和高山被孢霉(Mortierella alpina)JDR7在低温下生长代谢良好,并成为降解过程中的优势菌,其物种相对丰度分别提高至79.84%与58.63%。固定化混合菌对低温环境有良好的耐性,固定化混合菌的投加提高了菌株对多环芳烃(PAHs)的生物利用有效性,改变了土壤中微生物群落的结构和丰度,可应用于低温土壤PAHs的原位修复。     

土霉素生产废水生物处理装置中微生物群落结构特征解析

抗生素对细菌具有强抑制作用,从而会影响废水生物处理系统中的微生物群落结构。在用定量PCR方法对土霉素生产废水处理装置(进水中土霉素浓度为1 662.1±248.6μg/L)中的细菌16S rRNA基因和真菌18S rRNA基因的含量进行比较的基础上,利用16S rRNA基因克隆文库方法对污泥中的细菌群落结构进行了详细解析。定量PCR结果显示,土霉素废水活性污泥中真菌(18S rRNA)/细菌(16S rRNA)基因的拷贝数比例高达1.2,明显较高于非抗生素肌苷废水活性污泥中的比例1.52×10-6,表明真菌对于土霉素废水中有机物的去除可能发挥重要作用。细菌克隆文库分析结果显示,Alpha变形菌和Beta变形菌是主要的优势菌,比例分别为23.7%和22.0%,其次是酸杆菌(17.0%)和拟杆菌(11.9%)。     

不同温度水热处理对高含固污泥有机物转化及组分的影响

以城市污水处理厂的高含固污泥为研究对象,探讨其在不同水热预处理温度条件下,污泥中有机物水解效果及组分构成的变化情况。结果表明：在不同的水热预处理温度下(140、170、200、230和260 ℃),均可有效地水解污泥中有机物;在温度170 ℃的条件下预处理30 min,水解后的污泥中,SCOD、溶解性蛋白质和溶解性碳水化合物浓度均达到最高,分别为40.71、20.56和9.10 g·L⁻¹。对水解上清液进行傅里叶红外分析发现,在170 ℃时,污泥中的蛋白质和碳水化合物被充分水解,上清液中含有大量O—H键。对水解上清液进行三维荧光检测结合积分区域法(FRI)分析发现,在170 ℃时,可生物利用的微生物代谢产物所占比例最大(38.68%),微生物难降解的腐殖酸类物质所占比例最小(37.47%)。高含固污泥在170 ℃、30 min的预处理条件下,污泥中大分子有机物被分解为小分子有机物;同时,可供微生物利用物质所占比例最大,更有利于污泥后续的资源化利用。     

不同污泥负荷下SBR处理游泳馆污水的微生物群落的演变

污泥负荷直接影响微生物的生长模式,当污泥负荷发生变化时,短时间内微生物群落结构将发生明显变化.为了研究污泥负荷冲击对SBR系统内活性污泥微生物群落结构的影响,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,对不同污泥负荷冲击时,SBR处理游泳馆污水中的活性污泥微生物进行了考查.研究表明,在不同污泥负荷冲击的条件下,以MBR污泥为接种污泥,SBR工艺处理游泳馆污水系统内活性污泥微生物群落结构变化明显,多样性指数随着污泥负荷升高而逐渐增加并趋于稳定,但污泥冲击负荷过高多样性指数反而下降, SBR系统内微生物菌种大部分为未经培养菌种,肠杆菌属、甲苯单胞菌属以及γ-变形菌纲细菌等.微生物通过对不同负荷阶段环境条件的适应及演变,逐渐形成了适应相应污泥负荷的微生物种群.     

不同土地利用类型土壤微生物群落特征及其影响因素

土壤微生物群落结构特征能够提前反映土壤环境质量的变化,是土壤质量评价的重要因子。为弄清不同土地利用类型土壤微生物群落特征及其影响因素,以内蒙古呼和浩特赛罕区为研究区,从绿地、园林地、耕地以及荒废地4种不同土地利用类型土壤进行采样研究。研究结果表明:4种不同土地利用类型土壤中主要菌种为细菌、真菌以及放线菌,放线菌比例最大,其次是细菌,真菌比例最小。采样深度、温度、土地利用类型及含水率均影响微生物群落特征。随着采样深度的增加,4种土地利用类型土壤中微生物数量不断减少,0～10cm微生物总数最多。荒废地土壤微生物数量最多,因为荒废地土层中有机质含量高,为微生物的生长提供了营养物质。含水率过高或过低均不利于微生物生长,当处于最佳含水率时微生物数量最大。对于绿地和园林地而言,最佳含水率为10%～15%,耕地最佳含水率为15%～20%,荒废地最佳含水率为10%左右。     

溶解氧对晚期垃圾渗滤液短程硝化及微生物群落结构变化的影响

以上海老港垃圾填埋场配套污水处理设施中的污泥为菌种源,在序批式活性污泥反应器(SBR)中对晚期垃圾渗滤液进行短程硝化处理,调节SBR中溶解氧浓度,考察溶解氧对渗滤液短程硝化的影响,分析不同溶解氧条件下污泥微生物群落结构的变化.结果表明,低溶解氧(0.2～0.5 mg/L)条件下,SBR可以获得较高的短程硝化效率,反应17h后,SBR内亚硝态氮/氨氮(质量比)为1.05,氨氮负荷可达到1.5 kg/(kg·d)(以每千克污泥悬浮固体每天承担的氨氮计),出水可以满足后续厌氧氨氧化处理的要求.从污泥变形梯度凝胶电泳(DGGE)图谱中可以看出,SBR微生物群落结构中主要优势种有uncultured Bacteroidetes bacterium、uncultured bacterium、uncultured Candidatus Amoebophilus sp.等.随着溶解氧含量的升高,SBR内微生物群落结构的多样性有所升高,但溶解氧对微生物群落结构影响有限.     

剩余污泥微生物燃料电池的产电性能及有机物降解与阳极生物分析

构建了以二沉池剩余污泥厌氧发酵上清液为阳极底物的微生物燃料电池(MFC),考察了电池的产电性能、污染物去除效率及阳极微生物种群特征。结果表明,厌氧发酵污泥MFC作为污泥资源化的一种新途径,具有可行性。在厌氧发酵的预处理条件下,MFC体系稳定运行期间输出电压最高可达0.65 V,最大功率密度达86.89 m W·m~(-2),库伦效率为(5.12±0.5)%;与此同时TCOD去除率为(50.6±3.5)%。污泥在厌氧发酵阶段产生大量挥发性脂肪酸(VFAs),它们作为产电微生物易于摄取的阳极底物,能够促进污泥中有机质的去除,进而提高污泥MFC的产电效果。由阳极微生物群落结构可推断:产电和非产电细菌具有协同作用,共同维持MFC的稳定运行。     

水解溶菌酶污泥减量过程中的微生物群落变化

利用水解溶菌酶对SBR系统中的剩余污泥进行减量。通过与未加水解溶菌酶的相同系统对比,研究了水解溶菌酶作用下的SBR系统中剩余污泥的减量效果与微生物群落结构的变化。结果表明,在50 d的运行期内,水解溶菌酶作用下的SBR系统中剩余污泥减量总计达到76.3%,同时该系统对COD与TN的平均去除率分别为88.2%与53.8%。通过PCR-DGGE分析可知,随着运行时间的增加两系统微生物群落结构的差异逐步明显,SBR系统中原有的部分优势微生物在水解溶菌酶的作用下逐渐减弱。另外,对微生物群落的部分优势细菌进行克隆测序和系统发育树分析,通过鉴定获得的7条细菌的16S rDNA序列,它们分别与放线菌和杆菌同源性在97%以上。     

Miseq测序分析活性污泥系统中细菌群落的动态变化

采用基于16S rRNA基因的Miseq测序方法,分析了某小试序批式反应器(SBR)中,细菌群落结构在1年中的动态变化。在研究中,系统运行稳定,COD出水浓度均在40 mg/L以下,总氮(TN)和总磷(TP)出水浓度分别在20 mg/L和0.3 mg/L之下。细菌的群落组成变化明显,在检测到的2094个OTU中,有176个OTU只存在于3个以下的样品中。在385个属的细菌中,有54个属的微生物只存在于3个以下的样品中。移动窗口分析表明,系统中细菌群落的平均变化率Δt(30 d)为21.3%±6.2%,稳定的系统功能并未耦合稳定的细菌群落结构。Mantel test分析表明,溶解氧(DO),进水COD浓度和温度对细菌群落结构有显著影响。方差分解分析(VPA)结果表明,水质参数及运行参数可分别解释23.6%和21.5%的群落结构变化。     

超声波-缺氧／好氧污泥消化反应器中氨氧化细菌群落结构的演变

为了揭示超声波-缺氧／好氧污泥消化反应器中氨氧化细菌群落结构多样性的演变过程,采用变性梯度凝胶技术（PCR—DGGE）研究不同运行时期氨氧化细菌群落结构的变化。DGGE分析表明,反应器中氨氧化细菌群落比较丰富。在反应器运行的不同时期,氨氧化细菌的群落结构发生了一定的变化,反映了种群的动态演变。UPGMA聚类分析将DGGE图谱分为3大类群并对应于各自的运行时期。测序结果表明,反应器中的优势种群属于变形菌门（Proteobacteria）,包括α-proteobacteria,β-proteobacteria,γ-proteobacteria和ε-proteobacteria4个纲,其中β-proteobacteria占45％,γ-proteobacteria占40％。在始终保持明显优势地位的种属中,5株为反硝化细菌,它们对提高反应器脱氮效率具有重要作用。     

城市污水污泥发酵制园林营养土中微生物的变化分析

通过桶装发酵装置,进行城市污水污泥发酵制园林营养土过程中微生物的变化研究,测试不同好氧-厌氧交替组的发酵温度以及细菌、真菌、放线菌数量等的变化,探讨发酵温度与微生物变化的规律.结果表明,夏季不同发酵方式的发酵温度在50℃以上的持续时间均长于冬季,且夏季好氧-厌氧交替发酵的发酵温度在55℃以上的持续时间长于好氧发酵;冬季与夏季的好氧、好氧-厌氧交替发酵后,堆料中的粪大肠菌群数量均达到了《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ 248-2007)的卫生学指标要求;夏季好氧-厌氧交替发酵过程中,厌氧后发酵温度有所下降,好氧后发酵温度又有所回升;无论好氧还是好氧～厌氧交替发酵中,细菌均为优势种群,真菌、放线菌数量比细菌数量低2～6个数量级.     

复合生物活性填料对活性污泥生物特性的影响

为了考察生物活性填料对活性污泥生物特性的影响,采用电子扫描显微镜、激光粒度仪和Miseq高通量测序技术,分别对SBR中污泥的形态、粒径和微生物群落分布进行了研究。结果表明,投加生物填料可以降低污泥的产率,促进污泥沉降,增强脱氮除磷效能;投加生物活性填料的SBR相比对照组SBR的污泥结构紧密,污泥颗粒分布均匀,且颗粒粒径大;内置填料和外置填料的活性污泥粒径在28.988~124.573μm的颗粒占据了大部分的比例,而对照组的活性污泥粒径在0.554~23.538μm的颗粒占据了大部分的比例;3个微生物群落主要分布在Sphingobacteriales、Xanthomonadales、Burkholderiales、Rhodocyclales、Flavobacteriales和Spirochaetales等6个目内;内置填料活性污泥微生物群落(17.12%)和外置填料活性污泥微生物群落(23.17%)中的黄色单胞菌目,要比对照组活性污泥微生物群落(5.51%)的比例高,说明通过复合生物活性填料的作用,能够改善活性污泥微生物群落的除磷能力,这与反应器实际运行效果和污泥粒径分析研究内容一致。     

堆肥强化微生物法处理含油污泥的现场试验

以含油污泥的石油烃高效降解为目的 ,以新鲜牛粪 、含油污泥和玉米秸秆为原料,通过加入堆肥菌剂 、降油复合菌剂和固肥菌剂,采用堆肥强化微生物法在陇东油田现场处理含油污泥.结果表明,堆肥强化微生物法现场处理含油污泥具有明显的升温现象,最高温度可以升至近60℃.pH降低说明腐殖质转化成了腐殖酸.C/N最终稳定在0.1(质量比...